Caron giftet seg med George Hormel II, et barnebarn av grunnleggeren av Hormel (en kjøtt-pakking selskap) i september 1951. De ble skilt i 1954. Hennes andre ektemann var den britiske teaterregissøren Peter Hall. De giftet seg i 1956 og fikk to barn sammen, Christopher John Hall (TV-produsent) i 1957 og Jennifer Caron Hall, en skuespiller, i 1962. Caron hadde en affære med Warren Beatty i 1961. Caron og Hall skilte lag i 1965. I 1969, giftet Caron seg med Michael Laughlin, best kjent som produsent av Filmen Two-Lane Blacktop. De skilte seg i 1980 etter 11 års ekteskap. Caron var også kjærester med den nederlandske TV-skuespilleren Robert Wolders 1994-1995.